Z3040摇臂钻床的PLC改造设计说明
Z3040摇臂钻床电气控制系统PLC改造
SIMATIC S7-200发挥统一而经济的解决方案。整个系统的系列特点
强大的性能，
最优模块化和开放式通讯。
结构紧凑小巧-狭小空间处任何应用的理想选择
在所有CPU型号中的基本和高级功能，
大容量程序和数据存储器
杰出的实时响应-在任何时候均可对整个过程进行完全控制，从而提高了质量、效率和安全性
（3）设计机床电气控制系统，分析电气控制电路工作过程。
（4）选择PLC型号，设计PLC控制系统输入输出接线图、梯形图。
（5）完成电气元件计算选择、列出元件清单。
（6）设计机床电气接线施工方案。
摘要
本论文是研究机械加工中常用的Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的改造问题，旨在解决传统继电器---接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等问题。由于PLC电气控制系统与继电器---接触器电气控制系统相比，具有结构简单、编程方便、调试周期短、可靠性高、抗干扰能力强、故障率低，对工作环境要求低等一系列优点。因此，本论文对Z3040摇臂钻床电气控制系统的改造，将把PLC控制技术应用到改造方案中去，从而大大提高摇臂钻床的工作性能。本论文分析了摇臂钻床的控制原理，制定了可编程控制器改造Z3040摇臂钻床电气控制的设计方案，完成了电气控制系统硬件和软件的设计，其中包括PLC机型的选择、I/O端口的分配、I/O硬件接线图的绘制，PLC梯形图程序的设计。对PLC控制摇臂钻床的工作过程作了详细阐述，论述了采用PLC取代传统继电器---接触器电气控制系统从而提高机床工作的性能的方法，给出了相应的控制原理图。
4）主轴箱和立柱的松开与夹紧控制 立柱与主轴箱的放松与夹紧均采用液压操纵，两者同时进行工作，工作时要求二位六通车电磁阀YV不通电。
Z3040摇臂钻床PLC控制课设说明书
目录1.绪论1.1 本课题的选题背景与意义 (1)1.2 可编程逻辑控制器简述 (1)2. Z3040摇臂钻床电气控制系统原理2.1 主电路与PLC控制电路原理图 (2)2.2 基于PLC的控制原理说明 (2)3. PLC控制Z3040摇臂钻床的硬件部分设计3.1 PLC的I/O口分配表 (4)4. PLC控制Z3040摇臂钻床的软件部分设计4.1 PLC控制梯形图 (6)4.2 PLC控制指令表 (7)5.结论5.1 课题成果 (9)5.2 不足之处 (9)参考文献 (10)1.绪论1.1本课题的选题背景与意义Z3040摇臂钻床是我国生产和使用较广泛的钻床，可以进行多种形式的加工，如钻孔，镗孔，铰孔以及攻螺纹等。
从控制上讲，它需要机、电、液压等相互配合使用，同时要进行时间控制。
它的调速是通过三相交流异步电动机和变速箱来实现的。
也有的是采用多速异步电动机拖动，这样可以简化变速机构。
摇臂钻床的主轴旋转运动和进给运动由一台交流异步电动机拖动，主轴的正反转运动是通过机械转换实现的，所以主电动机只有一个旋转方向。
摇臂钻床除了主轴的旋转和进给运动外，还有摇臂上升、下降及立柱的夹紧和放松。
摇臂的上升、下降由一台交流异步电动机拖动，主轴箱、立柱的夹紧和放松由另一台交流电动机拖动。
Z3040摇臂钻床是通过电动机拖动一台齿轮泵，供给夹紧装置所需要的压力油。
而摇臂的回转和主轴箱的左右移动通常采用手动。
此外，还有一台冷却泵电动机对加工的刀具进行冷却。
目前，我国的Z3040摇臂钻床的电气控制系统普遍采用的事传统的继电器——接触器控制方式。
因而所需要控制的电机较多，所以电路较复杂，在日常的生产作业当中，经常发生电气故障，从而影响生产。
另外一些复杂的控制如：时间、计数控制用继电器——接触器控制方式较难实现。
所以，有必要对传统电气控制系统进行改进设计。
PLC电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。
1.2可编程逻辑控制器简述可编程逻辑控制器简称PLC，是从早期的继电器逻辑电气控制系统发展而来，它不断吸收微型计算机控制技术，使之功能不断增强。
Z3040摇臂钻床的plc控制
Z3040摇臂钻床的PLC 控制摇臂钻床利用旋转的钻头对工件进行加工，由底座、立柱、摇臂、主轴箱和工作台等组成。
主轴箱固定在摇臂上，可以沿摇臂径向运动。
摇臂借助于丝杠做升降运动也可以与外立柱固定在一起，沿内立柱旋转。
钻削加工时，通过夹紧机构将主轴箱紧固在摇臂上，摇臂紧固在立柱上。
Z3040钻床共有4台电动机，分别是：主轴电动机M1：提供主轴旋转的动力，由交流接触器KM1控制单向运转，热继电器FR1作过载保护，断路器QF1兼作短路保护。
摇臂升降电动机M2：提供摇臂升降的动力，由交流接触器KM2和KM3控制M2正反转，用于间歇工作未设过载保护，断路器QF3作短路保护。
液压泵电动机M3：提供液压油，用于摇臂、立柱、主轴箱的夹紧和松开，由交流接触器KM4和KM5控制M3正反转，热继电器FR2作过载保护，断路器QF3作短路保护。
冷却泵电动机M4：输送冷却液，由断路器QF2控制并兼作过载保护。
Z3040钻床辅助控制有：主轴运转指示灯、照明灯、电源指示。
一、根据控制要求，首先确定I/O 的个数，进行I/O 的分配。
本实例需要12个输入点，6个输出点，如表3-3所示。
表3-3 PLC 的I/O 配置1. 设计电路原理图时，应具备完善的保护功能，PLC 外部硬件也具备互锁电路。
2. PLC 继电器输出所驱动的负载额定电压为110V 、24V 、6V 。
3. 为了更加保证控制功能的合理性和可靠性，在输入硬接线时，将热继电器FR1和FR2的常开触头作为控制信号接入PLC ；在输出硬接线时，将热继电器FR1和FR2的常闭触头串接在各线圈的回路中。
图3-3（a） PLC系统接线原理图1 Array图3-3（b ） Plc系统接线原理图2三、安装与接线1．材料准备：根据接线原理图，列出需要的所有材料清单，如表3-4所示。
（1）选择电器元件时，要根据设备的操作任务和操作方式，确定所需元件，并考虑元件的数量、型号、额定参数和安装要求。
PLC改造Z3040摇臂钻床的设计
ＡＩ 图ｌ Ｚ ０ ０ 臂 钻 床 的 电气 控 制 线 路 图 ，其 控 制 过 程 旋 转 开 关Ｓ 直接 控 制 单 向 旋转 。 为 ３４ 摇
简述 如 下 ：
１主 电路分 析 ．
（ ） 主 轴 电动 机Ｍ 的 控 制 。按 启 动 按 钮 ｓ ２ 接 触 器 １ １ Ｂ一
大 力 配 合 。教 师 要 及 时 更 新 并 丰 富 相 关 的 专 业 知 识 ，学 校
管 理 部 门要 为 课 程 的开 发提 供 必 要 的 硬 件 设 备 和 相 应 的激 励 机 制 ，与 此 同 时 ，企 业和 学 校 之 间 应 该 开 展 校 企 合 作 ，
要 求 以 良好 的形 象 出现 在 客 户 面 前 。这 种 形 象 包 括 衣 着 、
Ｃ ＳＳｌ Ａ Ｅ 案例
ＰＣ Ｌ 改造Ｚ００ ３４ 摇臂钻床的设计
金 凌 芳
传 统 机 床 控 制 系 统 基 本 上 采 用 继 电一 接 触 器 电气 控 制 方 式 。 由 于 这 种 控 制 线 路 触 点 多 、线 路 复 杂 ， 使 用 多 年 后 ， 常 会 因 为 故 障 多 、维 修 量 大 、维 护 不 便 及 可 靠 性 差 而 影 响 正 常 生 产 。 还 有 部 分 机 床 虽 然 还 能 正 常 工 作 ， 但 其 精 度 、 效 率 以及 自动 化 程 度 已不 能满 足 当 前 生 产 工 艺 要 求 ， Ｆ ２ 一 ２ Ｒ Ｌ 为 例 ，对 Ｚ ０ ０ 摇臂 钻 床 的 电气控 制线 路 Ｘ Ｎ ３ Ｍ 型Ｐ Ｃ ３４型 进 行 改 造 ，探 讨 传 统机 床 电气 控 制线 路 改 造 的设 计 方法 。
移动。
立 柱 、 主 轴 箱 与 摇 臂 的 夹 紧 与 松 开是 采 用 电动 机 Ｍ 带 ３ 制 电动 机 的 正 反 转 送 出 不 同流 向 的压 力 油 推 动 活塞 带 动 菱 形 块 动 作 来 实 现 的 。所 以 ，液 压 泵 电动 机 Ｍ 要 求 能 正 反 向 ３ 旋 转 ， 由Ｋ ４ Ｍ 实现 正 反 转 控 制 ，Ｍ 功 率 为 ０ ６ Ｗ，用 热 Ｍ 、Ｋ ５ ３ ．ｋ 继 电器 Ｆ ２ 过载 保 护 。 Ｒ作
Z3040型摇臂钻床的PLC控制系统设计说明书
1绪论1.1选题背景和意义近年来，随着自动化技术的不断发展，PLC逐渐代替复杂的电器及接线而成为控制设备的核心。
为此削弱电气控制中复杂的电路分析，加强PLC程序设计来实现控制的地位日益体现。
改造后的Z3040型摇臂钻床简化了控制线路，使机床功能完善，使用方便，维护简单，降低了设备运行的故障率，提高了设备运行的使用率，可实现生产过程的高效、节能和低成本。
在工业上有广泛的应用前景。
1.2 现状及存在的问题金属切削机床是用刀具或磨具对金属工件进行切削加工的机器，在制造业中，尤其是机械行业，机床有着非常广泛的应用。
然而钻削加工仍然在零件加工中占有相当的比例，据统计在零件加工中钻孔加工占25%以上。
摇臂钻床仍然是钻削加工的主要设备之一。
作为传统的老产品摇臂钻床，有数百年的发展历史，其产品都在不断地更新，功能也越来越齐全、性能也不断地完善。
Z3040型摇臂钻床适用于单件或批量生产带有多孔的大型零件的孔加工，是机械加工车间常用的机床，在机械行业中得到了广泛应用。
由于传统继电器－接触器控制的摇臂钻床存在电路接线复杂，触点多、噪音大、可靠性差、故障诊断与排除困难等缺点，因此对Z3040摇臂钻床控制系统的技术改造是非常必要的。
1.3 本文的主要任务本文在分析Z3040型摇臂钻床继电接触控制系统工作原理的基础上，提出了用可编程控制器（PLC）对摇臂钻床控制系统进行改造设计。
文中介绍了PLC 的原理和特点；给出了摇臂钻床PLC控制系统的硬件组成和软件设计；其中包括PLC的选型、输入/输出（I/O）地址分配、PLC外部接线图、PLC梯形图程序设计；分析了用PLC控制摇臂钻床的工作过程。
2 Z3040型摇臂钻床电气控制电路分析2.1 摇臂钻床的主要结构图2-1摇臂钻床结构及运动情况示意图1-底座 2-工作台 3-主轴纵向进给 4-主轴旋转主运动 5-主轴 6-摇臂7-主轴箱沿摇臂径向运动 8-主轴箱 9-内外立轴 10-摇臂回转运动11-摇臂上下垂直运动2.2 摇臂钻床的运动形式及特点（1）机床的运动形式摇臂钻床一般由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱和工作台等部件组成，如图所示。
PLC改造Z3040摇臂钻床电气控制系统
PLC改造Z3040摇臂钻床电气控制系统摘要：本文简述用PLC改造Z3040摇臂钻床的原理、控制要求及系统改造过程。
关键词：PLC Z3040摇臂钻床电气控制系统笔者所在学院现有Z3040摇臂钻床电气控制系统采用的是传统的继电器-接触器控制方式。
因其所要控制的电动机较多，电路较复杂，在日常的实习、生产作业中，经常发生电气故障，从而影响正常的教学活动和实习生产。
PLC有可靠性高、抗干扰能力强、编程方便、价格低、寿命长等优点，用PLC改造Z3040摇臂钻床的电气控制系统，可以大大提高Z3040摇臂钻床工作性能和系统的工作稳定性。
所以，决定对这些转床的传统电气控制系统进行改进设计。
用PLC 电气控制系统技术改造。
一、Z3040型摇臂钻床结构图及电气原理图Z3040型摇臂钻床结构及电气原理图见图1。
二、Z3040摇臂钻床的控制要求及电气系统分析1.控制要求（1）摇臂钻床的运动部件较多，需使用多台电动机拖动，主轴电动机承担主钻削及进给任务，摇臂升降、夹紧放松和冷却泵各用一台电动机拖动。
（2）主轴及进给调速都是机械调速，用手柄操作变速箱调速，对电动机无任何调速要求。
为了适应多种加工方式的要求，调速应在较大范围内。
（3）加工螺纹时要求主轴能正反转。
摇臂钻床的正反转一般用机械方法实现，电动机只需单方向旋转。
（4）摇臂升降由单独的一台电动机拖动，要求电动机能实现正反转。
（5）摇臂的夹紧与放松以及立柱的夹紧与放松由一台异步电动机配合液压装置来完成，要求这台电动机能正反转。
摇臂的回转和主轴箱的径向移动在中小型摇臂钻床上都采用手动。
（6）钻削加工时，为对刀具及工件进行冷却，需要一台冷却泵电动机拖动冷却泵输送冷却液。
（7）各部分电路之间有必要的保护和联锁。
2.电气系统分析（1）主电路分析。
M1：主轴电动机，由交流接触器KM1控制，只要求单方向旋转。
M1装在主轴箱顶部，带动主轴及进给传动系统，热继电器FR是过载保护元件。
主轴的正反转由机械系统实现。
基于组态王的Z3040摇臂钻床设计 plc课程设计
电气工程学院课程设计说明书电气控制与PLC设计题目：摇臂钻床控制器系别：仪器科学与工程系年级专业： 09级检测技术及仪器1班学号： 0901030200058 学生姓名：郝瑾指导教师：张立国教师职称：副教授电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：电气控制与PLC基层教学单位：仪器科学与工程系指导教师：张立国学号0901******** 学生姓名郝瑾（专业）班级09检测1班设计题目摇臂钻床控制器设计技术参数1.设计内容见附页（28）2.使用组态王实现上位控制3.公共实践（四层电梯）4.公共实践（邮件分拣）（选作）5.查阅资料（变频器）6. 本题目附加10分设计要求采用PLC进行设计。
画出系统图，采用梯形图编程，并给出相应的组态控制工程（附主画面）。
结合公共实践部分，完成设计说明书。
参考资料“电气控制”类图书及论文资料“可编程控制器”类图书及论文资料周次20周应完成内容分析设计要求、查资料、确定方案，设计梯形图、设计上位组态撰写课程设计说明书，答辩指导教师签字张立国基层教学单位主任签字说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。
2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。
电气工程学院教务科目录第一章摘要 (4)第二章引言 (4)第三章基本原理 (5)3.1 Z3040摇臂钻床 (5)3.2组态王简介 (7)3.3 四层电梯 (8)第四章总体方案设计 (8)4.1 Z3040摇臂钻床 (8)4.1.1 整体思路 (8)4.1.2 组态王实现 (8)4.2 DAC0832芯片介绍 (10)4.2.1 设计功能及思想说明 (10)4.2.2 梯形图程序 (11)4.3 变频器 (18)第五章心得体会 (23)第七章参考文献资料 (23)第一章摘要可编程控制器简称PLC，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用做数字控制的专用计算机。
基于PLC的Z3040摇臂钻床的控制系统设计说明书
课题：基于PLC的Z3040摇臂钻床控制系统设计摘要 (II)Abstract (III)第1章绪论 (1)1.1 PLC的应用与发展 (1)1.1.1可编程控制器的定义 (2)1.1.2PLC的特点 (2)1.1.3PLC的应用领域 (3)1.2PLC市场概述 (5)1.3本课题的选题背景和意义 (5)第2章Z3040摇臂钻床控制系统工艺分析 (7)2.1 Z3040摇臂钻床的主要结构及运行 (7)2.2电力拖动的特点与控制要求 (8)2.3 Z3040摇臂钻床电气控制线路分析 (9)2.4Z3040摇臂钻床电气控制线路故障与处理 (16)第3章Z3040摇臂钻床的硬件设计 (18)3.1确定I/O点数 (18)3.2 I/O地址分配及接线图 (19)3.3其他资源配置 (21)第4章Z3040摇臂钻床的软件设计 (23)4.1 总体流程设计 (23)4.2梯形图设计 (25)4.2梯形图设计 (25)4.3改造中必须注意的几个问题 (28)4.4安装调试方面的问题 (29)4.5结束语 (29)小结 (30)参考文献 (31)英文翻译 (32)摘要随着信息化产业的高速发展，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。
更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。
由于Z-3040型摇臂钻床的电气控制系统存在线路复杂、故障率高、维护工作量大、可靠性低、灵活性差等缺点,本文提出了用PLC对Z-3040型摇臂钻床的继电器接触式模拟控制系统进行技术改造,从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性,更好地满足了实际生产的需要,提高了经济效益。
本文在分析Z-3040型摇臂钻床的技术特性及工作循环流程的基础上,给出应用S7-200系列可编程序控制器对其进行技术改造的系统设计方案。
对系统的硬件组成和软件设计作了阐述。
PLC改造Z3040摇臂钻床的设计
PLC改造Z3040摇臂钻床的设计传统机床控制系统基本上采用继电—接触器电气控制方式。
由于这种控制线路触点多、线路复杂,使用多年后,常会因为故障多、维修量大、维护不便及可靠性差而影响正常生产。
还有部分机床虽然还能正常工作,但其精度、效率以及自动化程度已不能满足当前生产工艺要求,对这些机床进行改造势在必行。
下面,笔者以三菱公司的fx2n-32mr型plc为例,对z3040型摇臂钻床的电气控制线路进行改造,探讨传统机床电气控制线路改造的设计方法。
一、z3040摇臂钻床的电气控制线路及控制原理图1为z3040摇臂钻床的电气控制线路图,其控制过程简述如下:1.主电路分析控制的电动机共有四台。
z3040摇臂钻床主运动和进给运动共用一台主电动机m1。
加工螺纹时要求主轴能正反向旋转,主轴正反转是采用机械方法来实现的,所以m1只需单向旋转,主电动机功率为3kw,用sbl、sb2实现启动和停止控制,用热继电器frl作过载保护。
摇臂的升降由升降电动机m2拖动,要求电动机能正反向旋转,m2功率为1.1kw。
sb3、sb4分别为摇臂上升和下降按钮,由km2、km3控制电动机m2正反转以实现摇臂的升降移动。
立柱、主轴箱与摇臂的夹紧与松开是采用电动机m3带动液压泵,通过夹紧机构实现的。
其夹紧与松开是通过控制电动机的正反转送出不同流向的压力油推动活塞带动菱形块动作来实现的。
所以,液压泵电动机m3要求能正反向旋转,由km4、km5实现正反转控制,m3功率为0.6kw,用热继电器fr2作过载保护。
冷却泵电动机m4只需单向旋转,其功率为0.125kw,由旋转开关sa1直接控制单向旋转。
2.控制电路分析(1)主轴电动机m1的控制。
按启动按钮sb2→接触器km1吸合并自锁→主轴电动机m1启动运行,同时指示灯hl3显亮。
按停止按钮sb1→km1释放→m1停止,同时指示灯hl3熄灭。
(2)摇臂升降控制。
按下上升点动按钮sb3→时间继电器kt线圈得电→km4、yv同时线圈得电,液压泵电动机m3启动,摇臂松开→sq2动作,km2得电、km4断电→摇臂上升→摇臂上升到位后,松开按钮sb3→km2和kt同时断电释放→m2停止,摇臂停止上升→由于kt线圈失电,经1~3秒延时,其延时闭合的常闭触点复位→km5吸合→液压泵电动机反转→压力油经分配阀体进入摇臂的“夹紧油腔”摇臂夹紧。
Z3040型摇臂钻床的PLC控制系统设计
Z3040型摇臂钻床的PLC控制系统设计PLC控制系统是用于自动化设备的控制和监控的一种技术。
本文将介绍Z3040型摇臂钻床的PLC控制系统设计。
一、系统概述Z3040型摇臂钻床是一种常用的金属加工设备，用于钻孔、攻丝等加工操作。
为了提高设备的工作效率和精度，我们设计了一个基于PLC的控制系统。
该系统主要包括硬件设备和软件程序两部分。
硬件设备部分由传感器、执行元件和PLC控制器组成；软件程序部分由PLC编程语言编写而成，可以实现设备的自动化控制和监控。
二、硬件设备设计1.传感器选择选取合适的传感器对设备的运行状态进行监测和控制是PLC控制系统设计的基础。
在Z3040型摇臂钻床中，我们可以选择接近开关、光电传感器、压力传感器等不同类型的传感器用于监测设备的位置、速度、负荷等信息。
2.执行元件选择执行元件负责根据PLC控制器的指令实现设备的运动。
在Z3040型摇臂钻床中，我们可以选择电动马达、液压马达等不同类型的执行元件用于控制主轴的旋转、工作台的上下移动等动作。
3.PLC控制器选择选择合适的PLC控制器对设备进行控制和监控是PLC控制系统设计的核心。
在Z3040型摇臂钻床的设计中，我们需要选择能够满足设备运行要求的高性能PLC控制器。
通常情况下，我们需要根据设备的运行模式、控制要求和I/O点数量等参数选择合适的PLC控制器。
三、软件程序设计1.PLC编程语言选择PLC控制器的软件程序通常由Ladder Diagram（梯形图）、Function Block Diagram（功能块图）等编程语言编写而成。
在Z3040型摇臂钻床的设计中，我们可以选择Ladder Diagram作为主要的编程语言，用于描述设备的控制逻辑。
2.PLC控制程序编写根据设备的工作流程和控制逻辑，我们需要编写相应的PLC控制程序。
PLC控制程序包括输入端口的检测、控制逻辑的处理和输出端口的控制等部分。
在Z3040型摇臂钻床的设计中，我们可以编写相应的程序实现设备的自动化控制和监控。
PLC改造Z3040摇臂钻床电气控制系统
李 刚
摘 要 ：本 文 简述 用Ｐ Ｌ ｃ改造 ｚ ３ ０ ４ Ｏ 摇臂 钻床 的原 理 、控 制要 求及 系统改 造过程 。
电 气控 制 系统
关键 词 ：Ｐ Ｌ Ｃ Ｚ３ ０ ４ ０ 摇臂 钻 床
一
２ 电气 系 统 分析 （ １ ）主 电路 分析 。
、
Ｚ ３ ０ ４ ０ 型 摇 臂 钻 床 结 构 图 及 电气 原 理 图
Ｍ ｌ ： 主轴 电动 机 ， 由交 流 接触 器 Ｋ Ｍ １ 控 制 ， 只要 求 单 方 向 旋 转 。Ｍ１ 装 在 主 轴 箱 顶 部 ， 带 动 主轴 及进 给 传 动 系统 ， 热 继 电器 Ｆ Ｒ 是 过 载 保 护 元 件 主 轴 的 正 反 转 由机 械 系统 实
笔者 所 在 学 院现 有 Ｚ ３ ０ ４ ０ 摇 臂钻 床 电气控 制 系 统 采用 的 能 实 现 正 反 转 。
是 传 统 的继 电器 一接 触 器 控 制 方 式 。 因其 所 要 控 制 的 电动 机 较 多 ， 电路 较 复 杂 ，在 日常 的实 习 、生 产 作 业 中 ，经 常 发 生 电气 故障 ，从 而影 响正 常 的 教 学活 动 和 实 习生 产 。Ｐ Ｌ Ｃ 有 可 靠 性 高 、抗 干 扰 能 力 强 、编 程 方 便 、价 格 低 、寿 命 长 等 优 点 ， 用Ｐ Ｌ Ｃ 改造 Ｚ ３ ０ ４ ０ 摇 臂钻 床 的 电气 控 制 系 统 ，可 以 （ ５ ） 摇 臂 的夹 紧 与放 松 以及 立 柱 的夹 紧 与 放 松 由一 台 异 步 电动 机 配 合 液 压 装 置 来 完 成 ，要 求 这 台 电动 机 能 正 反
止。
（ ２ ）控 制 电 路分 析 。 ① 主 轴 电动 机 Ｍ ｌ 的控 制 。 按 下 Ｓ Ｂ ２ Ｋ Ｍ１ 线 圈得 电并 自
基于Z3040摇臂钻床的PLC程序设计
基于Z3040摇臂钻床的PLC程序设计基于Z3040摇臂钻床的PLC程序设计是一种用逻辑控制器（PLC）来控制Z3040摇臂钻床运行的方法。
PLC程序设计可以通过设置不同的输入和输出信号，实现自动化操作和监控功能。
以下是一个基于Z3040摇臂钻床的PLC程序设计的示例：1.系统初始化：-设置PLC的输入和输出端口，包括需要监控的传感器和控制的执行器。
-初始化变量和计数器。
2.手动模式：-监测启动按钮是否按下。
-监测加工对象的位置传感器信号，确保钻头位于正确的位置。
-监测紧急停止按钮是否按下，如果按下则停止所有运动。
-控制执行器运动，实现手动操作，包括开关电机、控制刀具进给。
3.自动模式：-监测启动按钮是否按下。
-监测加工对象的位置传感器信号，确保钻头位于正确的位置。
-监测紧急停止按钮是否按下，如果按下则停止所有运动。
-控制执行器运动，实现自动化加工操作，包括自动开启电机、自动控制刀具进给。
-监测加工过程中的异常情况，如超时、传感器故障等。
4.故障保护：-监测传感器信号，如温度传感器、振动传感器等，以检测设备是否发生故障。
-如果检测到故障，立即停止运动，并显示相应的警告信息。
-通过PLC的通信接口将故障信息发送给上位机或中央控制室，以便及时处理。
5.运行监控和报告：-通过输入和输出信号，监测设备的运行状态，包括电机运行状态、刀具进给速度等。
-根据设定的参数和阈值，监测加工过程中的实时数据，如切削力、切削温度等。
-根据设定的报告格式和频率，生成加工过程的报告，包括加工时间、加工数量等。
基于Z3040摇臂钻床的PLC程序设计是一个复杂的过程，需要根据具体的应用场景和要求来设计。
以上只是一个简化的示例，实际的程序设计可能涉及更多的步骤和逻辑判断。
在设计过程中，需要充分考虑设备的安全性、可靠性和可维护性，以及操作人员的使用便利性和操作界面的友好性。
同时，还需要遵循相关的安全标准和规范，确保设备和人员的安全。
关于摇臂钻床电气控制系统的PLC改造
关于摇臂钻床电⽓控制系统的PLC改造2019-07-29摘要：采⽤可编程序控制器（下⽂简称PLC）对摇臂钻床传统的继电器―接触器电⽓控制系统进⾏技术改造。
通过实践证明，采⽤先进的PLC提⾼了摇臂钻床的电⽓安全性及⼯作可靠性，使⽤效果良好。
关键词：PLC摇臂钻床控制改造效益1 Z3040摇臂钻床对电⽓控制系统的要求Z3040摇臂钻床的主电路如图1所⽰，它采⽤4台三相⿏笼型异步电动机拖动，即主轴电动机M1，摇臂升降电动机M2，液压泵电动机M3和冷却泵电动机M4。
有5个接触器：KM1控制主轴电动机M1，KM2、KM3控制摇臂上升与下降，KM4、KM5控制液压泵进出油。
从钻削加⼯⼯艺出发，对各台电动机的控制要求如下：（1）主轴电动机M1拖动主轴的旋转主运动和主轴的进给运动，主轴旋转与进给要求有较⼤的调速范围，钻削加⼯要求主轴能实现正、反转，这些都由液压和机械系统完成，主轴电动机M1为单向固定的转速旋转。
（2）摇臂升降由升降电动机M2拖动，故升降电动机M2要求正、反转。
（3）液压泵电动机M3⽤来拖动液压泵送出不同流向的压⼒油，推动活塞，带动菱形块动作，实现主轴箱、内外⽴柱和摇臂的夹紧与松开，故液压泵电动机M3要求有正、反转。
（4）钻削加⼯时由冷却泵电动机M4拖动冷却泵，由冷却液对钻头进⾏冷却，冷却泵电动机为单向旋转。
（5）4台电动机容量较⼩，全部采⽤全压直接起动。
要求有必要的联锁和保护环节。
图1 Z3040摇臂钻床主电路图2 PLC型号的选择可编程逻辑控制器（ProgrammingLogicController，PLC）是⼀种以CPU为核⼼的⼯业控制专⽤计算机，PLC系统的组成与微机系统基本相同，都是由硬件系统和软件系统两⼤部分组成。
根据Z3040摇臂钻床的控制要求，该钻床的输⼊信号11个点，输出信号9个点，因此，选⽤I／O点数为40点的FX2N-4OMR型PLC[3]。
3 PLC程序设计3.1信号地址分配根据Z3040摇臂钻床的控制要求，该机床有11个输⼊信号和9个输出信号。
Z3040型摇臂钻床电气线路的改造.
③ ALD指令无操作数。
1.3.2 逻辑堆栈的操作
1.3.2.1 逻辑堆栈操作指令
S7-200系列PLC中有一个9层堆栈，用 于处理所有逻辑操作，称为逻辑堆栈。 特点：“先进后出”。
① ALD（And Load）指令 ：与块指令。 ALD指令把逻辑堆栈第一、第二级的 值作“与”操作，结果置于栈顶。 ALD执行后堆栈减少一级。
操作前
操作后
S0=iv0*iv1
iv0
S0
iv1
iv2
iv2
iv3
iv3
iv4
iv4
iv5
iv5
iv6
iv6
iv7
iv7
iv8
iv8
S0=iv0*iv1
进栈数据
② OLD（Or Load）指令：或块指令
iv0
iv0
OLD指令把逻辑堆栈第一、第二级的 值作“或”操作，结果置于栈顶。OLD执
iv1
iv0
位置开关SQ1 、SQ6用于升降限位保护。
3、工作状态指示 HL1、HL2用于主轴箱和立柱的夹紧、
放松工作状态指示
HL3用于主轴电动机运转工作状态指示。
1.3.2.3摇臂钻床电气控制主电路
主电动机M1：
KM1单向起停控制。
摇臂升降M2：
KM2、KM3，正反转控 制。
液压泵机M3：
KM4、KM5，正、反 转（夹/松）控制。
② 如需将多个支路并联，从第二条支路开始，在每一支路后 面加OLD指令。用这种方法编程，对并联支路的个数没有限制。
③ OLD指令无操作数。
1.3.1.4 并联电路块的串联指令
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职业技术学院毕业设计题目：Z3040摇臂钻床的PLC改造毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日职业技术学院毕业论文(设计)选题报告Z3040摇臂转床的PLC改造指导老师：家伦2007级机电一体化专业学号200710093 庄永科摘要Z3040摇臂钻床是我国使用较多的钻床，是一般机械加工车间常用的机床。
由于其控制系统采用继电器控制方式，电路接线复杂、触点多。
长期使用后，故障率高，故障排查困难，常常影响企业的正常生产。
因此对Z3040摇臂转床的PLC改造有特别重要的意义。
PLC具有可靠性高，环境适应性强，使用方便，维护简单等优点。
因此，利用PLC对摇臂钻床继电器电路进行设计，有助于提高设备的可靠性。
本文分别对Z3040摇臂转床的主轴电动机的控制，摇臂的上升、下降以及主轴箱、立柱的松开和夹紧进行PLC改造。
最后绘制出梯形图和I/O接口图。
关键词：Z3040摇臂转床；电气控制系统；PLC改造Z3040 Rocker Switch To The Bed PLC ReconstructionTutor : Liu Jia LunAuthor : Zhuang Yong KeAbstractRadial Drilling Machine Z3040 is China's use of more drilling, is commonly used in general machining machine tool shop. Because of its control system uses relay control mode, circuit wiring complex, multi-touch. Long-term use the failure rate is high, troubleshooting problems and often affect failure the normal production. Therefore Z3040 rocker switch to the bed PLC transformation of special importance. PLC has a high reliability, environmental adaptability, easy to use, easy maintenance and so on. Therefore, the use of PLC relay circuit for radial drilling machine is designed to help improve equipment reliability. In this paper, rocker switch on the Z3040 bed spindle motor control arm rise, decline and spindle boxes, columns of the release and clamping to PLC reconstruction. Finally draw the ladder, and I / O interface map.Key words: Z3040 Rocker Switch Beds;Electrical Control System;PLC Reconstruction目录1 绪论 (1)2摇臂转床的用途及工作原理 (2)2.1 机床的主要结构 (2)2.2 机床的运动方式 (3)2.3 电力拖动特点 (3)2.4 系统控制要求分析 (3)2.5 照明与信号指示电路分析 (4)2.6 其他连锁与保护 (4)3电气控制系统硬件部分的设计 (6)3.1 PLC的选择 (6)3.2 主轴电动机的控制 (6)3.3摇臂升降控制 (8)4Z3040摇臂转床电气控制及设计 (16)4.1机床电气图及分析 (16)4.2 Z3040摇臂转床的I/O接口图 (17)4.3 Z3040摇臂转床的梯形图 (18)4.4端子输出设备与PLC输入输出端子分配表 (18)4.5 Z3040摇臂钻床设计后的电气原理图 (20)结论 (21)致 (22)参考文献 (23)附录A (24)附录B (25)1 绪论随着我国微型计算机技术的迅速发展，PLC技术的发展也进入了一个新的时代，是近年来发展极为迅速、应用面极广的工业控制装置。
在冶金、矿业、机械、轻工业等领域都扮演着极其重要的角色。
为工业自动化提供了有力的工具，加速了机电一体化的进程。
PLC在摇臂钻床中的应用也越来越广泛。
目前，我国的Z3040摇臂钻床的电气控制系统普遍采用的是传统的继电器接触器控制方式。
因其所要控制的电机较多所以电路较复杂，在日常生产作业中经常发生电气故障，从而影响生产。
另外，一些复杂的控制如：时间、计数控制用继电器一接触器控制方式较难实现，所以，有必要对传统电气控制系统进行改进设计。
PLC是以微处理器为核心，将计算机技术、通信技术与自然控制技术融为一体的新型工业自动控制装置。
它克服了继电器一接触器控制电路存在的触点多、组合复杂、通信性和灵活性差等缺点。
它不仅具有各种逻辑控制功能，而且还具有运算、数据处理、联网通信功能的控制，同时还具有可靠性高，环境适应性强，使用方便，维护简单等优点。
因此，利用PLC对摇臂钻床继电器电路进行设计，有助于提高设备的可靠性。
2 Z3040摇臂钻床的用途及工作原理2.1 机床的主要结构Z3040型摇臂钻床的外型图如图2-1所示。
摇臂钻床利用旋转的钻头对工件加工，它由底座、外立柱、摇臂、主轴箱和工作台构成。
主轴箱固定在摇臂上，可以沿摇臂径向运动。
摇臂借助于丝杆，可以作升降运动，也可以与外立柱固定在一起，沿立柱旋转360°。
钻削加工时，通过夹紧装置，主轴箱紧固在摇臂上，摇臂紧固在外立柱上，外立柱紧固在立柱上。
图2-1 Z3040摇臂钻床外型图Z3040摇臂钻床钻床是一种用途广泛的万能机床，它可以完成钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹等工艺。
Z3040摇臂钻床为了加工不同位置的孔，其摇臂可以沿立柱上下移动或绕立柱转动、主轴箱又可以沿摇臂导轨移动，这样在工件不动的情况下，通过改变刀具的位置来实现不同位置孔的加工，钻床的结构型式有多种，如台式钻床、立式钻床、卧式钻床、摇臂钻床等。
在各类钻床中，摇臂钻床具有操作方便、灵活、适用围广等特点，特别适用于多孔大型零件的孔加工，是机械加工中常用的机床加工设备。
2.2 机床的运动方式Z3040摇臂钻床加工前，通过摇臂的回转和升降、主轴箱的移动和定位，来调整各个部件的移动；加工时，主轴箱由夹紧装置紧固在摇臂的导轨上，摇臂紧固在外立柱上，外立柱紧固在立柱上，主轴带动钻头或丝攻旋转并向下垂直进给，来实现钻孔或丝攻的加工。
（1）主运动主轴带着钻头（刀具）的旋转运动。
（2）进给运动主轴的垂直运动（手动或自动）。
（3）辅助运动辅助运动用来调整主轴（刀具）与工件纵向、横向即水平面上的相对位置以及相对高度。
在做辅助运动时，相应的夹紧机构应松开，完成后应夹紧。
2.3 电力拖动特点（1）摇臂钻床采用多电动机拖动，由主轴电动机拖动主轴的旋转主运动和主轴的进给运动；由摇臂升降电动机拖动摇臂升降；由液压泵电动机拖动液压泵供出压力油完成主轴箱、外立柱和摇臂的夹紧与松开；由冷却泵电动机拖动冷却泵，供出冷却液进行刀具加工过程中的冷却。
（2）摇臂钻床的主运动与进给运动皆为主轴的运动，为此这两种运动由一台主轴电动机拖动，分别经主轴传动机构、进给传动机构来实现主轴的旋转和进给。
所以主轴变速机构与进给变速机构均装在主轴箱。
（3）摇臂钻床有两套液压控制系统，一套是操作机构液压系统，另一套是夹紧机构液压系统。
前者由主轴电动机拖动齿轮泵送出压力油，通过操纵机构实现主轴正、反转，停车制动，空挡、变速的操作。
后者由液压泵电动机拖动液压泵送出压力油，推动活塞带动菱形块来实现主轴箱、外立柱和摇臂的夹紧与松开。
2.4 系统控制要求分析（1）刀具主轴的正反转控制，以实现螺纹的加工及退刀。
（2）刀具主轴旋转及垂直进给速度的控制，以满足不同的工艺要求。
（3）外立柱、摇臂、主轴箱、等部件位置的调整运动。
（4）为确保加工过程中刀具的径向位置不会发生变化，外立柱、摇臂、主轴箱等部件必须有夹紧与松开控制。
（5）冷却泵及液压泵电动机的起停控制。
（6）必要的保护环节及照明指示电路。
（7）摇臂钻床的主轴旋转与摇臂的升降不允许同时进行，它们之间应互锁，以确保安全。
Z3040摇臂钻床的主电路电源是由断路器Q1引入，M1为主电动机，M2为摇臂升降控制电动机，M3为液压泵电动机，M4为冷却泵电动机，其中主电动机和液压泵电动机分别采用了热继电器FR1、FR2作为过载保护用，而摇臂升降电动机和冷却泵电动机由于工作时间短，因而没有设过载保护。
2.5 照明与信号指示电路分析HL1为主轴箱与立柱的松开指示灯。
HL1亮表示已松开，手动操作主轴箱移动手轮，使主轴箱沿摇臂水平导轨移动或推动摇臂连同外立柱绕立柱回转。